病理生理学：心功能不全

1、心功能不全,Cardiac insufficiency,舒张期充盈,心脏 泵功能,收缩期射血,心输出量 CO,各种原因引起心脏结构和功能改变，使心室泵血量和（或）充盈功能低下，即心脏泵血功能降低,心功能不全,Cardiac insufficiency,心脏的收缩和 (或)舒张功能发生障碍,心力衰竭,(Heart failure),心功能不全 包括心脏泵血功能下降但处于完全代偿直至失代偿的整个过程。,心力衰竭 患者出现明显的症状和体征，属于心功能不全的失代偿阶段。,不能满足机体代谢需要,人类 “第一杀手”,我国心衰病例数高达1300万， 5年生存率男性28%，女性37%,心力衰竭是一个越来越严重

2、的社会健康问题,美国心衰病例数达 500 万， 年心衰死亡人数30万,临床表现的病理生理基础,心功能不全的病因与诱因,1,心力衰竭的分类,2,心功能不全时机体的代偿,3,心力衰竭的发生机制,4,防治的病理生理基础,6,5,第一节 心功能不全的 病因与诱因 (Causes and precipitating factors),Diastole (filling),Systole (pumping),Normal,Diastolic Dysfunction,Decreased myocardial contractility,一、病因(Causes),(一) 心肌收缩性降低 心肌损害: 例如心肌炎

3、 心肌缺血缺氧: 例如冠心病、严重贫血,发达国家：50-70%,The Causes of Heart Failure,Myocardial Infarction,(二) 心脏负荷过度 压力负荷过度（pressure load） 左室：高血压、主动脉瓣膜狭窄 右室：肺动脉高压、肺动脉瓣膜狭窄 全心：血粘度增加 容量负荷过度（volume load） 左室：二尖瓣/主动脉瓣膜关闭不全 右室：室间隔缺损、三尖瓣/肺动脉瓣膜关闭不全 全心：严重贫血、甲亢,The Causes of Heart Failure,心脏本身病变：心肌缺血、心肌纤维化 瓣膜病变：二尖瓣狭窄左室充盈 三尖瓣狭窄右室充盈 限制

4、性病变：心包填塞、缩窄性心包炎,（三）心室舒张及充盈受限,二、诱因,(Precipitating factors),心脏负荷 心肌耗氧 心肌供血,感染 发热 心率加快 内毒素作用 肺部感染 水电解质及酸碱平衡紊乱 血容量增加：输液过量过快 酸中毒 高、低钾血症,心律失常 妊娠和分娩 其它：情绪、运动、天气,第二节 心力衰竭的分类 (Classification),分 类,按发生的部位（左、右、全心） 按收缩与舒张功能的障碍（收缩性、舒张性） 按心排出量的高低 按病情严重程度 按病程发展的速度（急性、慢性）,低输出量 型心衰,高输出量 型心衰前,高输出量 型心衰,正常心 输出量,正常人,甲亢 严

5、重贫血 妊娠,按病情严重程度,轻度心力衰竭,心功能一级,心功能三级,心功能四级,心功能二级,中度心力衰竭,重度心力衰竭,完全代偿,轻体力活动,完全失代偿,一般体力活动,(Compensatory mechanisms to cardiac insufficiency),第三节 心功能不全时 机体的代偿反应,心脏本身的代偿,心脏以外的代偿,神经-体液调节机制激活,神经-体液调节机制激活,(Neurohumoral activation),交感肾上腺髓质系统激活 (activation of sympathetic-adrenal medulla system),肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活

6、(activation of renin-angiotensin- aldosterone system), 增强心肌收缩力 增加血容量 维持重要器官的血流灌注,快速作用,慢速作用, 促进心肌的肥大,心脏负荷增大 心肌耗氧增多 心律失常 氧化应激 水钠潴留 心肌重构,消极影响,心脏本身的代偿,(Cardiac compensation),CO,=,Stroke volume,X,HR,CO: Cardiac output HR: Heart rate,心脏扩张 心肌收缩性增强 心室重塑,心率加快 (increased heart rate),心脏扩张(cardiac dilatation),心

7、肌收缩性增强 (increased contractility),心室重塑 (ventricular remodeling),（一）心率加快 (Increased heart rate),压力感受器 容量感受器 化学感受器,利,动员迅速，见效迅速，贯穿始终 在一定范围内，心输出量,弊,心率过快(180次/分)对机体不利 增加心肌耗氧量 心脏舒张期过短 冠脉血流过少；心室充盈不足,Frank-Starling定律,正常状态下,1.7 2.1 2.2 2.7 m,收缩力,肌节初长,（二）心脏扩张 Cardiac dilatation,紧张源性扩张 心室容量加大并伴收缩力增强,肌源性扩张 心肌拉长不

8、伴有收缩力增强,不依赖 于心脏前、后负荷变化的心肌本身的收缩特性 。 主要受神经-体液因素调节。,（三）心肌收缩性增强,心肌细胞重塑 (myocardial remodeling),非心肌细胞及细胞外基质的变化,（四）心室重塑,心肌细胞重塑,心肌肥大 (Myocardial hypertrophy),心肌细胞体积增大，重量增加 晚期心肌细胞数目增多,心肌细胞表型改变(myocyte phenotype change),心肌肥大的种类,离心性肥大(eccentric hypertrophy) 容量负荷，心肌纤维呈串联性增生,向心性肥大(concentric hypertrophy) 压力负荷，心

9、肌纤维呈并联性增生,向心性肥大,离心性肥大,正 常,向心性肥大,离心性肥大,正常,作用缓慢、持久 心肌总收缩力增强，有利于维持心输出量 向心性肥大的代偿能力强于离心性肥大，但二者 均可增加心脏作功和心输出量，使心功能在相当 长的时间内处于稳定状态，不发生心力衰竭。,心肌细胞表型改变,心肌细胞合成蛋白质的种类变化 胎儿期基因激活: ANP, -MHC 功能基因表达受到抑制,非心肌细胞及细胞外基质的变化 间质的增生与重塑,非心肌细胞活化或增殖，胶原及细胞外基质合成增多，胶原网络的生化组成和空间结构改变。,44,间质重塑 基质胶原网络改建,纤维化 顺应性降低,由于心肌细胞、非心肌细胞及细胞外基质在基

10、因表达改变的基础上所发生的变化，使心脏的结构、代谢和功能经历的模式重塑过程。,心肌重塑,心室重塑,心肌肥大 心肌细胞表型改变,心脏以外代偿,(Extracardial compensation),(一) 血容量增加 (Increased blood volume),(二) 血流重分布 (Redistribution of blood flow),(三) 红细胞增多 (Increase in red cells),(四) 组织细胞利用氧的能力增强 (Increased ability of cells to use oxygen) 细胞线粒体数量增多 肌红蛋白含量增多,(Mechanisms o

11、f heart failure),第四节 心力衰竭的发病机制,正常心肌舒缩的分子基础,一、心肌收缩功能降低,二、心肌舒张功能障碍,三、心脏各部舒缩活动不协调,一、心肌收缩功能 (Decreased myocardial contractility),（一）收缩相关蛋白的改变 (Injuries of myocardial contractile protein),心肌细胞数量减少 心肌细胞坏死 心肌细胞凋亡,心肌细胞坏死 缺血缺氧：心肌梗死 23% 细菌病毒 药物中毒,心肌细胞凋亡 氧化应激 细胞因子：TNF-、IL-1/6 钙稳态失衡 线粒体功能障碍,对来自心衰病人心肌标本的研究证实，心肌的

12、凋亡指数高35.5%，而对照仅为0.2-0.4%。,VS,（一）收缩相关蛋白的改变 (Injuries of myocardial contractile protein),心肌结构改变 病理性心肌细胞肥大(胚胎基因表达) 基质重塑 心室扩张：肌源性扩张,心肌顿抑 (Myocardial stunning),心肌冬眠 (hibernated myocardium),心肌细胞功能,（二） 能量代谢紊乱,能量生成障碍 缺血缺氧：供应不足 供应不足与需求增加 能量储备减少：CP激酶活性降低 能量利用障碍,(Disorder of myocardial energy metabolism),心肌细胞

13、肥大、增生,肌球蛋白ATP酶同工酶有三种: V1 (): 活性最高 V2 (): 活性次之 V3 (): 活性最低,肥大心肌肌球蛋白ATP酶活性下降,能量利用障碍,心肌调节蛋白改变：肌球蛋白轻链-1胎儿型同工酶 肌钙蛋白T亚单位的胎儿型同工酶 ,（三） 心肌兴奋-收缩耦联障碍 Dysfunction of excitation-contraction coupling Ca2+转运失常,肌浆网Ca2+转运功能障碍,胞外Ca2+内流障碍,肌钙蛋白与Ca2+结合障碍,胞外Ca2+内流障碍,腺苷酸环化酶,ATP,cAMP,Ca2+通道开放,交感神经兴奋,去甲肾上腺素,胞浆Ca2+浓度瞬间,心肌内NE

14、,1- R下调,酸中毒 1- R敏感性,高钾血症时K+可阻止Ca2+的内流,肌浆网摄取Ca2+障碍、储钙：钙泵活性,肌浆网释放Ca2+障碍：RyR /钙通道,肌浆网Ca2+转运功能障碍,肌钙蛋白与Ca2+结合障碍,酸中毒时， H+ 与肌钙蛋白的亲和力比Ca2+大, 占据了肌钙蛋白上的Ca2+ 结合部位。,H+,重量增加超过交感神经元轴突增长,毛细血管数量增加不足,线粒体数量不能成比例增加,肥大心肌肌球蛋白ATP酶活性下降,（四）心肌肥大的不平衡生长,肥大心肌肌浆网Ca2+转运功能下降,主动性舒张功能减弱,钙离子复位延缓：10-5 M 10-7 M ATP ，钙泵活性 肌球-肌动蛋白复合体解离障

15、碍：ATP ,二、心室舒张功能障碍 (Diastolic dysfunction),心室舒张势能减少 心室顺应性降低,被动性舒张功能减弱,顺应性：心室在单位压力变化下所引起的容积改变,三、心脏各部舒缩活动不协调,Asynergic myocardial contraction and relaxation,第五节 心力衰竭临床表现 的病理生理基础,心力衰竭,心排出量减少,皮肤苍白发绀,疲乏失眠嗜睡,休克,尿少,肺循环淤血,呼吸困难,肺水肿,体循环淤血,静脉压升高,肝淤血,胃肠淤血,心性水肿,心衰时机体的表现,(一) 心排出量减少,心脏泵血功能降低 心排出量和心脏指数 射血分数 心室充盈受损 心

16、率增快,器官血流重新分布 动脉血压变化（急性：， 慢性：N/） 器官血流重新分配,心源性休克 肾血流：尿量减少 骨骼肌血流：疲乏无力 脑血流：失眠、嗜睡 皮肤血流：苍白或发绀,(二) 体循环淤血 (Systemic congestion),当CVP 16 cmH2O时，即出现体循环淤血征，见于右心衰竭及全心衰竭。,主要表现 静脉淤血和静脉压升高 颈静脉充盈或怒张，肝颈静脉反流征阳性 肝肿大压痛及肝功能异常 胃肠功能改变 心性水肿,心衰患者由于钠、水潴留和血容量增加，出现心腔扩大、静脉淤血及组织水肿的表现，见于右心衰和全心衰竭。,充血性心力衰竭 congestive heart failure,

17、(三) 肺循环淤血 (Pulmonary congestion),当PCWP 18 mmHg时，即出现肺循环淤血征，见于左心衰竭。,呼吸困难的机制:,肺淤血、肺水肿 肺顺应性 通气、换气障碍 气道阻力 肺间质压力增高刺激肺毛细血管 旁感受器，引起反射性浅快呼吸,肺淤血的主要表现 呼吸困难,呼吸困难的表现形式,劳力性呼吸困难 (dyspnea on exertion) 夜间阵发性呼吸困难 (paroxysmal nocturnal dyspnea) 端坐呼吸 (orthopnea) 急性肺水肿,劳力性呼吸困难 (dyspnea on exertion),回心血量增多，加重肺淤血 心率加快，舒张期

18、缩短 机体活动时需氧量增加,仅在体力活动时出现呼吸困难，休息后消失，左心衰最早的表现。,夜间阵发性呼吸困难 (paroxysmal nocturnal dyspnea),入睡后平卧后下肢静脉血回流增多，肺淤血、水肿加重 入睡后迷走神经兴奋，使支气管收缩 入睡后中枢对传入刺激的敏感性降低,入睡后突感气闷、气急而惊醒，被迫坐起，可伴咳嗽、泡沫痰、心源性哮喘,端坐呼吸 (orthopnea),端坐时部分血液转移到躯体下半部，肺淤血减轻 端坐时胸腔容积增大,肺活量增加 端坐位可减少下肢水肿液的吸收，肺淤血减轻,静息时已出现呼吸困难，平卧时加重，被迫采取端坐或半卧位减轻呼吸困难的程度。,肺水肿,毛细血管

19、静脉压升高 毛细血管通透性加大,发绀、气促、端坐呼吸、咳嗽、泡沫样痰,心输出量减少,肺循环淤血,体循环淤血,左心衰竭,右心衰竭,全心衰竭,急性,慢性,(Pathophysiological basis of prevention and treatment for heart failure ),第六节 心力衰竭防治 的病理生理基础,防治原发病，消除诱因 调节神经-体液系统失衡 干预心室重塑 减轻心脏前、后负荷 改善心肌的舒缩功能 改善心肌的能量代谢,男性患者，75岁。 主诉：间断呼吸困难7年，加重20余天。 现病史：患者7年前劳累后出现胸闷、气短，不伴胸痛，活动后加重，偶伴夜间阵发性呼吸困难，诊断“充血性心力衰竭，高血压病”。出院后可步行400500米，无夜间阵发性呼吸困难发作。 2年来，间断发作胸闷、憋气，多于感冒后或者劳累后发生，严重时走路5米即发生呼吸困难，夜间睡眠不能平卧，伴双下肢水肿。多次入急诊